La parallélisation automatique est une des approches visant une plus grande facilité d'utilisation des ordinateurs parallèles. La parallélisation consiste prendre un programme écrit pour une machine séquentielle (qui n'a qu'un processeur) et de l'adapter une machine parallèle. L'intérêt de faire faire cette parallélisation automatiquement par un programme appelé paralléliseur est qu'on pourrait alors réutiliser tout le code déjà écrit en Fortran pour machine séquentielles, après parallélisation, sur des machines parallèles. Nous n'y sommes pas encore, mais on s'en approche. C'est dans ce cadre que se situe mon travail. Une moitié approximativement de ma thèse est consacrée à la réalisation d'un logiciel qui parallélise automatiquement une classe réduite de programmes (les nids de boucles uniformes qui utilisent des translations comme accès aux tableaux de données) en HPF (High Performance Fortran). J'insiste surtout sur la partie génération de code HPF, qui est la partie la plus novatrice de ce programme. Outre la réalisation de Bouclettes, ma contribution au domaine est aussi théorique avec une étude sur un partitionnement des données appelé pavage par des parallélépipèdes et une étude de l'optimisation des calculs d' « expressions de tableaux » dans le langage High Performance Fortran. Le pavage est une technique permettant d'optimiser la taille des tâches qu'on répartit sur les processeurs pour diminuer le temps passé en communications. L'évaluation d'expressions de tableaux est une étape d'optimisation du compilateur parallèle (le programme qui traduit le code parallèle écrit dans un langage de haut niveau comme HPF en code machine directement exécutable par l'ordinateur parallèle).

E calcul autonome vise à concevoir des logiciels qui prennent en compte les variations dans leur environnement d'exécution. Les boucles de rétro-action (FCL) fournissent un mécanisme d'auto-adaptation générique, mais leur intégration dans des systèmes logiciels soulève de nombreux défis. Cette thèse s'attaque au défi d'intégration, c.à.d. la composition de l'architecture de connexion reliant le système logiciel adaptable au moteur d'adaptation. Nous proposons pour cela le langage de modélisation spécifique au domaine FCDL. Il élève le niveau d'abstraction des FCLs, permettant l'analyse automatique et la synthèse du code. Ce langage est capable de composition, de distribution et de réflexivité, permettant la coordination de plusieurs boucles de rétro-action distribuées et utilisant des mécanismes de contrôle variés. Son utilisation est facilitée par l'environnement de modélisation ACTRESS qui permet la modélisation, la vérification et la génération du code. La pertinence de notre approche est illustrée à travers trois scénarios d'adaptation réels construits de bout en bout. Nous considérons ensuite la manipulation de modèles comme moyen d'implanter ACTRESS. Nous proposons un Langage Spécifique au Domaine interne qui utilise Scala pour implanter une famille de DSLs. Il permet la vérification de cohérence et les transformations de modèles. Les DSLs résultant ont des propriétés similaires aux approches existantes, mais bénéficient en plus de la souplesse, de la performance et de l'outillage associés à Scala. Nous concluons avec des pistes de recherche découlant de l'application de l'IDM au domaine du calcul autonome.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les chromosomes sont organisés en plusieurs niveaux hiérarchiques de repliements de la chromatine. Cette organisation spatiale de la chromatine dans le noyau a été impliquée dans la régulation de nombreux processus cellulaires comme la réplication ou la transcription. En effet, différentes expériences suggèrent que la chromatine est organisée en boucles, dont les bases seraient maintenues attachées ensemble, formant une structure qui serait un soutien structurel de la chromatine.Mon projet de thèse a visé à identifier les séquences d'ADN constituant la base de ces boucles de la chromatine par hybridation sur puces. Notre étude a été réalisée sur des MEF asynchrones et synchronisées en G0/G1 afin d'établir la dynamique des MARs au cours du cycle cellulaire.Nos résultats montrent que les MARs constituent des grands domaines, qui sont associés de façon significative avec les domaines d'ADN liées à la Lamine B1 et les domaines tardifs du timing de réplication. L'analyse des MARs ayant été réalisée sur des MEFs synchronisées en G0, les domaines de timing seraient donc déjà définis en G0/G1. L'analyse de plusieurs marques des histones suggère que les MARs sont associées à la chromatine transcriptionnellement inactive. En parallèle, nous avons réalisé une analyse protéomique de la matrice. Celle-ci a permis de valider notre approche expérimentale mais nous a aussi donné l'opportunité de caractériser la matrice nucléaire d'un point de vue protéique.L'ensemble de nos résultats révèle que les séquences d'ADN liées à la matrice nucléaire constituent une zone de répression, tant au niveau transcriptionnel que réplicatif. / Chromosomes are organised into several hierarchical levels of chromatin compaction. This spatial organization of chromatin in the nucleus has been involved in regulating many cellular processes such as DNA replication and transcription. Indeed, different experiments suggest that chromatin is organized in loops, whose bases are kept attached together, forming a structure, often called the nuclear matrix, acting as a structural support of the chromatin. My project was to identify the DNA sequences that belong to the bases of these chromatin loops. Matrix-attached regions (MARs) were mapped by hybridization on microarrays. This study was performed on asynchronous as well as G0/G1-phase synchronized MEFs to establish the dynamics of MARs during the cell cycle. MARs were found in megabase-sized domains, with sequences significantly related to previously-published Lamin B1 associated domains and replication timing domains. Since our analysis of MARs was performed on G0-synchronized MEFs, our data strongly suggest that the timing domains might already be defined in G0/G1. Analysis of several histone marks suggested that MARs were associated with transcriptionally-repressed chromatin. In parallel, we also performed a proteomic analysis of our matrix preparations, and found known "matrix-attached" proteins, thus validating our experimental approach, plus other components that permitted a better characterization of the nuclear matrix. Taken together, our results show that DNA sequences bound to the nuclear matrix constitute a repressive zone, at the transcription and replication levels.

Grâce aux progrès réalisés dans le domaine des semi-conducteurs, les plateformes matérielles embarquées sont capables de satisfaire les contraintes de performances d'applications de plus en plus complexes. Cette augmentation conduit à une explosion des coûts de conception, ce qui pousse les concepteurs de ces plateformes à utiliser des outils travaillant à des niveaux d’abstraction plus élevés. Aujourd’hui, les outils de synthèse de haut niveau opèrent sur des descriptions C/C++ pour en générer des accélérateurs matériels spécialisés. Ces outils offrent des gains en productivité significatifs par rapport à la génération précédente, qui opérait sur des descriptions structurelles de l’architecture en VHDL ou Verilog. Ces descriptions algorithmiques doivent être retravaillées pour que les outils puissent générer des circuits performants. Pour faciliter cette tâche, une solution consiste à mettre en œuvre une boite à outils pour des transformations source-à-source orientées synthèse de haut niveau. En particulier, cette thèse s’intéresse aux transformations de boucles, avec pour objectif d’améliorer les performances en exposant des boucles parallèles et en améliorant la localité des accès mémoire. En nous appuyant sur une représentation des boucles dans le modèle polyédrique, nous proposons une approche qui améliore l’applicabilité du pipeline de nids de boucles en vérifiant sa légalité de manière plus précise que les approches existantes. De plus, lorsque la vérification échoue, nous proposons une technique de correction qui insère statiquement des états d’attente pour assurer la légalité du pipeline. Enfin, ce pipeline est mis en œuvre en utilisant une technique de génération de code qui met les nids de boucles à plat. Ces contributions ont été implémentées dans l’infrastructure de compilation source-à-source Gecos, avant d’être appliquées à un ensemble de benchmarks représentatifs des noyaux de calculs cibles de la synthèse de haut niveau. Les résultats montrent un gain en performances significatif, avec un surcoût en surface modéré. / Due to the advances in semiconductor technologies, embedded hardware is capable of satisfying the performance constraints of increasingly complex applications. This leads to a design cost explosion, thus pushing the hardware designers to use tools working with higher levels of abstractions. High-Level Synthesis tools generate custom hardware accelerators out of C/C++ specifications. They offer significant productivity gains compared to the previous generation of tools that worked at the level of hardware description languages, such as VHDL or Verilog. These higher level specifications have to be reworked in order for the High-Level Synthesis tools to generate efficient hardware accelerators. To ease this task, one solution is to provide a source-to-source transformation toolbox targeting High-Level Synthesis. Specifically, this thesis explores loop transformations in order to improve performance by exposing parallel loops and improving the locality of memory accesses. Using polyhedral representation of loop nests, we propose an approach to improve the applicability of nested loop pipelining by verifying its legality in a more precise way than existing approaches. Moreover, we propose a correction mechanism that statically inserts wait states for enforcing the pipeline legality for cases when the verification fails. The resulting pipeline is implemented using a code generation technique that flattens the loop nests. These contributions have been implemented within the GeCoS source-to-source compilation infrastructure, and applied to a set of benchmarks targeted towards High-Level Synthesis. Results show significant performance improvement at the price of a moderate area overhead.

On s'intéresse dans ce mémoire à la riche combinatoire des configurations de boucles compacte (ou FPL, ou matrices à signes alternants, ou orientations eulériennes d'une grille). Sont en particulier abordées les questions d'énumération et les liens avec l'énumération de partitions planes, les conjectures à la Razumov et Stroganov, et la génération aléatoire exactement uniforme de configurations satisfaisant des conditions arbitraires de symétrie.

La surexpression de pompes d'efflux par les cellules cancéreuses permet l'élimination d'agents cytotoxiques, induisant alors une résistance à la chimiothérapie. Trois transporteurs ABC sont principalement impliqués dans cette résistance : ABCB1 (aussi appelé P-gp), ABCC1 (ou MRP1) et ABCG2 (ou BCRP, MXR, ABCP). Du fait de leur implication dans le phénotype de " MultiDrug Resistance ", il est essentiel de mieux comprendre le fonctionnement de ces transporteurs. Une étude par mutagenèse dirigée a montré que les boucles intracellulaires, ICL0 et ICL1 sont impliquées dans le transport des substrats. Deux résidus sont particulièrement intéressants : W379 qui agirait comme un filtre des substrats ; et H457 qui participerait à la reconnaissance ou à la fixation des substrats. Par ailleurs, il est important de moduler cette chimiorésistance. Dans ce contexte nous avons développé une nouvelle classe d'inhibiteurs d'ABCB1 et ABCG2 non compétitifs basés sur un motif dipeptidique. Les composés les plus efficaces, CT1347 pour ABCB1 et CT1364 pour ABCG2, s'avèrent, d'une part peu ou pas cytotoxiques à fortes concentrations, abolissent d'autre part la résistance induite par ABCB1 ou ABCG2 et se comportent comme des inhibiteurs non compétitifs du Hoechst 33342 et de la daunorubicine. De plus, CT1364 inhibe l'activité ATPasique d'ABCG2 et induit une diminution rapide de l'expression de la protéine. Enfin, les 1ers tests in vivo de ce composé montrent que l'association avec l'irinotécan ralentit la croissance des xénogreffes de petite taille chez des souris

Grâce aux progrès réalisés dans le domaine des semi-conducteurs, les plateformes matérielles embarquées sont capables de satisfaire les contraintes de performances d'applications de plus en plus complexes. Cette augmentation conduit à une explosion des coûts de conception, ce qui pousse les concepteurs de ces plateformes à utiliser des outils travaillant à des niveaux d'abstraction plus élevés. Aujourd'hui, les outils de synthèse de haut niveau opèrent sur des descriptions C/C++ pour en générer des accélérateurs matériels spécialisés. Ces outils offrent des gains en productivité significatifs par rapport à la génération précédente, qui opérait sur des descriptions structurelles de l'architecture en VHDL ou Verilog. Ces descriptions algorithmiques doivent être retravaillées pour que les outils puissent générer des circuits performants. Pour faciliter cette tâche, une solution consiste à mettre en œuvre une boite à outils pour des transformations source-à-source orientées synthèse de haut niveau. En particulier, cette thèse s'intéresse aux transformations de boucles, avec pour objectif d'améliorer les performances en exposant des boucles parallèles et en améliorant la localité des accès mémoire. En nous appuyant sur une représentation des boucles dans le modèle polyédrique, nous proposons une approche qui améliore l'applicabilité du pipeline de nids de boucles en vérifiant sa légalité de manière plus précise que les approches existantes. De plus, lorsque la vérification échoue, nous proposons une technique de correction qui insère statiquement des états d'attente pour assurer la légalité du pipeline. Enfin, ce pipeline est mis en œuvre en utilisant une technique de génération de code qui met les nids de boucles à plat. Ces contributions ont été implémentées dans l'infrastructure de compilation source-à-source Gecos, avant d'être appliquées à un ensemble de benchmarks représentatifs des noyaux de calculs cibles de la synthèse de haut niveau. Les résultats montrent un gain en performances significatif, avec un surcoût en surface modéré.

Le thème de recherche abordé dans cette HDR porte sur la conception d'architectures matérielles spécialisées, et sur leur utilisation dans le domaine des systèmes embarqués (par exemple les réseaux de capteurs) et du calcul haute performance (bioinformatique, recherche dans les flux multimédias). Ce thème de recherche est développé sur trois axes interdépendants, brièvement décrits ci-dessous. Tout d'abord la conception de plateformes matérielles de type " systèmes de stockage intelligents " basées sur des technologies de logique programmable. L'objectif est de proposer des systèmes capables de traiter les données à la volée directement en sortie du support de stockage (disque magnétique, mémoire Flash), en utilisant des filtres mis en œuvre sous la forme de coprocesseurs spécialisés. Ce travail à donné lieu à la réalisation de deux prototypes de machines (RDISK et REMIX) ainsi qu'à leur validation sur plusieurs cas d'études. Ensuite, la conception d'accélérateurs matériels spécialisés et massivement parallèles, pour des applications de calcul intensif issues de la bioinformatique et du traitement de données multimédia. Nous nous sommes en particulier intéressés à des algorithmes de recherche de similarités entre séquences, basés sur la notion de profil de Markov (logiciel HMMER), ainsi qu'à des algorithmes de recherche d'images par le contenu. Enfin, les outils d'aide à la conception d'architectures spécialisées à partir de spécifications de haut niveau. Dans ce contexte, nous avons proposé un flot de conception complet pour la conception de nœuds de réseau de capteurs ultra faible consommation. Nous nous sommes également intéressés aux problèmes de génération automatique d'accélérateurs pour nids de boucles, notamment au travers d'un flot de transformation source à source de boucles ciblant en sortie des outils de synthèse de haut niveau " C to hardware ".